奧連特盆地北部厚層灰巖屏蔽區地震資料處理技術研究

陳 杰, 童明勝

(中國石油 川慶鉆探工程有限公司 地質勘探開發研究院，成都 610051)

0 引言

在地震勘探中，克服高速屏蔽層的影響一直是地震資料處理和地震儲層預測的難點。莫亮臺等[1]在模擬高速屏蔽層下方煤層反射特征時發現，由于高速屏蔽層與上下地層存在較大的波阻抗差異，從而形成強反射界面，使得地震波能量難以透射到屏蔽層下方的目的層，使得目的層地震反射能量變弱，振幅信息異常；李可恩等[2]通過正演模擬發現高速屏蔽層形成的強反射波在地層中往往形成多次波反射，降低了目的層段的地震資料信噪比，增加了屏蔽層以下儲層地震響應特征識別的多解性和不可靠性。

厄瓜多爾東部奧連特(Oriente)盆地是厄瓜多爾最重要的油氣產區，主要含油氣層系為白堊系Napo組碎屑巖，為整體海進背景下的多次海水進退交替形成的淺海潮坪相沉積，發育石英砂巖、海綠石砂巖、灰巖和泥巖等巖性，自下而上分為：C灰巖段、T砂巖段、B灰巖段、U砂巖段、A灰巖段、M2砂段巖、M2灰巖段和M1砂巖段。其中，T、U砂巖段是盆地內最重要的儲層，A、B灰巖段做作為其上覆蓋層，分布較為穩定(圖1)。近年來在奧連特盆地北部勘探開發作業過程中，發現多個A灰巖段增厚區域(厚度約30 m)，具有典型的高速屏蔽層特征，造成下伏儲層地震能量減弱，儲層響應特征不清，給該區井位部署帶來極大困惑。有效降低厚層高速灰巖層(異常區)對下伏砂巖儲層的地震波場屏蔽影響，是該區地震資料處理的難點。筆者針對研究區前期地震資料處理的缺陷(未針對上覆厚層灰巖進行專門處理)，著眼于厚層高速灰巖帶地震波能量補償與噪聲壓制，著力實現儲層段真振幅恢復，提高目的層地震分辨率，優化形成一套適用于上覆厚層灰巖發育區地震資料處理技術流程，實現高速屏蔽層下砂巖層真振幅恢復，有力指導該區井位部署。

圖1 奧連特盆地北部白堊系地層沉積綜合圖Fig.1 The sedimentary and stratum synthesize map of cretaceous in norther of Oriente basin

1 A灰巖的特征分析

奧連特盆地北部A灰巖層分布較為穩定，由西向東逐漸減薄，但在局部區域鉆井資料顯示A灰巖層明顯增厚(表1)，且在地震振幅屬性圖顯示為弱振幅異常體(圖2中藍色圓圈體)，面積大小從2.2 km2～6.0 km2不等，呈近圓形、橢圓形。測井資料顯示振幅異常體內A灰巖段巖性發生明顯改變：底部或頂巖性由泥質、有機質灰巖變為純灰巖、云質灰巖或云巖(密度值升高達到2.74 g/cm3～2.87 g/cm3)，具有白云化特征。

表1 奧連特盆地北部3個油田白堊系A灰巖地層厚度統計表

圖2 奧連特盆地北部A灰巖地層厚度與地震均方根振幅圖Fig.2 The seismic attributive and thickness distribution of A limestone in the northen of Oriente basin

2 地震響應特征

在前期勘探開發過程中，A灰巖地層增厚的影響，并未引起足夠的重視，采用常規地震資料處理技術流程開展處理。圖3是過P02井地震剖面(過圖2中的P02井的X方向)，可見在P02井附近區域的A灰巖層頂界面呈強波峰反射特征。在P02鉆探之前，研究人員錯誤地將該地震響應特征與泥丘(地質體)相關聯。后續的測井解釋成果顯示圖3的A灰巖層頂界面的強波峰反射的成因是A灰巖層的灰巖厚度增厚，見圖4(研究區的5口連井剖面，平面位置見圖2)

圖3 過P02井的地震振幅剖面(基于常規地震資料處理流程，未考慮屏蔽層影響)Fig.3 Seismic profile through P02

圖4 研究區5口完鉆井的連井巖性解釋剖面Fig.4 Lithologic interpretation profiles of 5 connected wells completed

此外，從圖3可發現，A灰巖層的灰巖增厚區域下方的地震反射波能量明顯減弱。圖3中的黑色虛線矩形框指示了U層的地震響應特征發育位置，其地震振幅明顯低于左、右兩側地層；白色虛線矩形框指示了T層的地震響應特征發育位置，其呈現短段、弱連續性反射特征，信噪比也低于左、右兩側地層。

3 地震資料特殊處理技術

基于前人對高速屏蔽層的研究成果[3-5]，筆者重點從兩個方面進行目標區地震資料特殊處理：①振幅補償與噪聲壓制交替處理;②組合反褶積疊前高分辨率處理。

3.1 振幅補償與噪聲壓制交替處理技術

常規地震資料處理流程都是先進行噪聲壓制處理，再進行振幅補償[6]，優點是能確保振幅補償處理環節僅對有效信號進行真振幅恢復處理，不對噪聲信號進行增益處理。但是由于處理工區內受上覆高速層的能量屏蔽，下伏目的層地震反射能量非常微弱(圖5地震反射時間2 s至2.2 s之間目的層段地震能量非常微弱)；同時，地震單炮記錄顯示該區噪聲類型主要是面波、線性干擾和強能量干擾等。由于目標層噪聲信號也非常微弱，如果直接基于單炮記錄進行噪聲壓制處理，難以有效地去除目標層段內的噪聲信號，現有的去噪方法[7]難以發揮作用。

圖5 A灰巖增厚區2個相鄰單炮地震記錄Fig.5 Two adjacent single shot gathers in A limestone area

針對上述難點，筆者制定了振幅補償與噪聲壓制穿插處理的技術流程：先進行球面擴散振幅補償(50%)，然后針對振幅補償后的單炮記錄進行去噪處理，最后進行球面擴散振幅補償(50%)和地表一致性振幅補償處理(圖6)。相較于常規地震振幅補償處理技術，振幅補償與噪聲壓制交替處理技術差別在于：①將球面擴散振幅補償拆分為2步，即根據補償的增益強度分為2部分(增益50%+增益50%)；②進行(50%增益)球面擴散振幅補償，提高屏蔽層下方的目的層段的地震反射振幅強度，為噪聲壓制處理奠定基礎(能較好地識別噪聲)。

圖6 灰巖增厚區域振幅與噪聲壓制處理流程Fig.6 Processing flow of amplitude and noise suppression in limestone thickening area

圖7是針對圖5的單炮記錄進行振幅與噪聲壓制處理的單炮記錄分析。可見，將振幅補償與噪音壓制穿插進行，一方面更好地壓制了噪音；另一方面也確保地表一致性振幅補償不受噪音影響。

3.2 組合反褶積疊前高分辨率處理技術

為提高上覆高速屏蔽層下目標層地震資料的信噪比，常規處理方法[8]側重于去噪處理。這里另辟蹊徑，從疊前高分辨率處理角度出發，從優選疊前反褶積處理參數和疊前反褶積處理技術組合應用兩方面著手，著力提高屏蔽層影響下目標層的地震反射波主頻，增強目標層地震反射波橫向連續性，間接地提高地震資料信噪比，為后續目標層地震響應特征識別奠定基礎[9]。

圖8是采用地表一致性反褶積處理方法[10](單一方法)與采用地表一致性反褶積+預測反褶積處理方法(組合方法)的高分辨率處理后疊加剖面。可見，圖8(c)的目的層段(2 s～2.2 s)的縱向分辨率和信噪比均優于圖8(b)。其中，圖8(b)的地表一致性反褶積處理的步長為8 ms，圖8(c)的地表一致性反褶積處理的步長為8 ms，預測反褶積處理的步長是2 ms(經過多參數的試驗，基于信噪比優選分析，確定最佳參數)。

4 應用效果

通過應用振幅補償與噪聲壓制交替技術，實現上覆高速屏蔽層下目標層真振幅恢復，通過組合反褶積疊前高分辨率技術，優選地表一致性反褶積與預測反褶積處理步長，反復迭代，提高目標層地震資料分辨率，實現了上覆高速屏蔽層下目標層砂體地震響應特征準確判別。

基于本文處理流程的效果，選取圖3中的白色虛線矩形框區域進行詳細分析。圖9為對應圖3白色虛線矩形框的厄瓜多爾北部A灰巖層增厚異常區地震振幅平面圖(紅色區域為A灰巖層增厚造成的地震振幅異常)，增厚區內共有完鉆井5口，其中3口井T層砂體較為發育(29、31、32井鉆遇T層砂體厚度分別為：27.3 ft、15 ft和18.5 ft)，2口井不發育(34、34RE井鉆遇T層砂體厚度分別為：1.1 ft和0 ft)。通過對比分析過不同單井的處理前后地震剖面與平面振幅特征，證實本次處理地震資料準確性。

圖9 灰巖增厚區域的A灰巖層頂界面的振幅平面圖Fig.9 Amplitude plan of top interface of A limestone layer in limestone thickening area

圖10和圖11分別為過A灰巖增厚區2口單井特殊處理前后的地震剖面，綜合對比顯示：采用本次針對上覆灰巖屏蔽層特殊處理技術得到疊前時間偏移剖面，在灰巖增厚區域的砂巖地震反射振幅能量強且橫向連續性好，能夠有效地指示砂體的橫向發育范圍。圖10(a)為過P32井T層頂界面呈斷續弱能量反射特征(前期未單獨考慮灰巖屏蔽層影響)，圖10(b)為本次處理的地震資料顯示為連續強能量反射特征，指示砂體發育(實鉆砂體厚度為18.5 ft)；圖11(a)為過P34RE井T層頂界面反射特征相對較強且連續，圖11(b)中本次處理的地震資料呈地震波能量減弱特征，指示砂體不發育(實鉆砂體厚度為0 ft)。此外，對比圖11中兩套地震資料的T層振幅屬性圖(圖12)可見：本次處理的地震資料振幅屬性與區域內完鉆井的T層砂體發育情況完全符合(圖12(b)中的紅黃色(中強振幅)區域)，即P31井、P32井、P29井砂體發育，P34井砂體欠發育，P34RE砂體不發育；而圖12(a)中的振幅信息無法有效地識別該區域的砂體發育特征。

圖10 過P32井的疊前時間偏移剖面Fig.10 Prestack time migration profile through P32a(a)前期未單獨考慮灰巖屏蔽層影響;(b)本文針對灰巖屏蔽層進行特殊處理

圖11 過P34RE井的疊前時間偏移剖面Fig.11 Prestack time migration profile through P34RE(a)前期未單獨考慮灰巖屏蔽層影響;(b)本文針對灰巖屏蔽層進行特殊處理

圖12 沿T層頂界面提取的振幅平面圖Fig.12 Amplitude plan extracted along the top interface of T layer(a)前期未單獨考慮灰巖屏蔽層影響;(b)本文針對灰巖屏蔽層進行特殊處理

5 結論

基于對厄瓜多爾奧連特盆地北部厚層灰巖屏蔽區的巖石物理特征分析、屏蔽層及其下伏地層的地震響應特分析，筆者從振幅補償與噪聲壓制交替處理、組合反褶積疊前高分辨率處理等2方面進行了地震資料特殊處理研究，得到了以下結論：

1)厄瓜多爾北部奧連特盆地北部白堊系Napo組地層發育其中A灰巖層局部異常增厚情況，形成高速屏蔽層，導致下伏U、T儲層砂體地震反射能量減弱，真振幅異常，無法有效的識別儲層地震響應特征，給該區井位部署帶來極大挑戰。

2)通過振幅補償與噪聲壓制交替處理技術開展上覆灰巖高速屏蔽區地震資料處理，①更好地壓制噪聲;②確保地表一致性振幅補償不受噪聲影響。通過地表一致性反褶積+預測反褶積處理方法(組合方法)有效地提高了縱向分辨率，增強異常區下伏儲層段砂體地震反射波主頻和連續性，間接地提高資料信噪比。

3)通過對比過異常區內實鉆井的前、后處理的疊前地震時間剖面，采用本文針對灰巖屏蔽層特殊處理技術得到疊前時間偏移剖面，能夠更好地恢復屏蔽區內下伏砂體的地震反射振幅能量，有效地指示砂體橫向發育范圍；基于本次處理后的地震資料成果，提取的目標層頂界面振幅屬性能夠有效地指示了研究區砂體平面分布規律，為后繼開發井位部署奠定了堅實基礎。